電子產(chǎn)品中往往包含各種類型的芯片，這些芯片需要通過封裝的形式形成電通路。在電子產(chǎn)品封裝時往往需要用到錫膏等焊接材料進行芯片與基板的鍵合來實現(xiàn)電通路。由于錫與銅在加熱狀態(tài)下的結(jié)合效果優(yōu)秀，目前軟釬焊界還是主要使用錫基錫膏。但是錫并不一定總是帶來好處，在低銀含量的無鉛錫膏（如SnAg0.3Cu0.7）中，較高的錫含量可能會給封裝帶來隱患，如錫須生長。

1.錫須性質(zhì)及成因
錫須是純錫或高錫含量物體上的自發(fā)生成的表面缺陷，如錫膏制成的焊點或PCB表面處理。PCB表面處理往往采用鍍層方式，如果焊盤上鍍有Sn層，則可能出現(xiàn)錫須生長。錫須的長度相當細小，通常在20到100μm之間，不排除某些情況長度能達到毫米級長度。錫表面晶須生長的驅(qū)動力一般歸因于錫晶粒上出現(xiàn)了機械應(yīng)力。機械應(yīng)力的出現(xiàn)原因有很多，包括PCB表面電鍍和Sn-Cu擴散生成金屬間化合物(IMC)都會形成不同程度的殘余應(yīng)力。晶須在受到應(yīng)力釋放作用后從錫層中擠出。

圖1. 錫須外貌

影響錫須生長的速率的因素有很多。SnAg3Cu0.5和SnAg0.3Cu0.7錫膏的Sn含量都達到了95wt%以上，在焊后容易出現(xiàn)錫須生長的問題。不過由于SnAg0.3Cu0.7錫膏的Sn含量更多，其更容易大量形成錫須。高溫老化會加快焊點金屬間化合物的生長。對于SAC錫膏而言首先會生成Cu6Sn5 IMC。隨著老化時間增加，IMC厚度增加，IMC晶粒粗化。從而增加了對晶粒的壓應(yīng)力。此外不少學(xué)者認為腐蝕性環(huán)境如高溫高濕對錫須生長帶來影響。

2.錫須的危害
錫須的出現(xiàn)會增大元件和引線間的短路隱患。當錫須出現(xiàn)時通常會沿著兩個導(dǎo)體之間的路徑生長，從而在路徑之間產(chǎn)生短路和錯誤信號等故障。短路是電子產(chǎn)品生產(chǎn)商所不能容忍的問題。因此，錫須的出現(xiàn)在現(xiàn)代微電子技術(shù)中是亟待解決的問題。

3.錫須解決方法
1)在錫膏中加入鉛可緩解錫須的形成。Sn和Pb之間不會生成IMC，因而減小了內(nèi)應(yīng)力，抑制了錫須形成。但是由于焊料無鉛化要求，添加Pb的方法適用性較低。
2）在SAC錫膏中添加Bi能夠減緩錫須形成并較少長錫須的數(shù)量。
3）150℃熱處理30-60分鐘。
4）在焊盤上鍍鎳可以減緩Cu向Sn的擴散速度，從而減慢錫須生長。
5）優(yōu)化回流曲線，釋放多余的熱應(yīng)力。
6）焊料中加入納米金屬顆粒，減緩晶粒粗化達到減小應(yīng)力作用。

4.高可靠錫膏
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審核編輯 黃宇